微小的线虫幼虫跳到大黄蜂上。 (Chiba 等人,Cur. Bio.,2023)
对于人类大小的物体来说,静电最多只是一种令人毛骨悚然的体验。 当你是一条微小的线虫时,电场会产生积极的提升作用。 字面上地。
最著名的线虫?秀丽隐杆线虫? 已经被发现利用电场来发挥其优势。 这种微小的蠕虫可以以某种方式借助电场来跳跃令人惊讶的距离,例如穿过培养皿,或者骑在大黄蜂的背上前往新的地点。
目前还不完全清楚线虫是如何做到这一点的,但多亏了日本北海道大学生物学家 Takuya Chiba 领导的一项实验,现在很明显这些微小动物利用电场分散到很远的地方,进入新的栖息地。
“众所周知,昆虫和蜂鸟等传粉媒介是带电的,人们相信花粉会被传粉媒介和植物形成的电场吸引,”生物物理学家杉琢磨说日本广岛大学的教授,该研究的共同高级作者。
“然而,尚不完全清楚电场是否用于不同陆生动物之间的相互作用。”
一段时间以来人们都知道线虫? 世界上研究最多的生物之一?可以感应电场和甚至将他们的身体与负极对齐。
但千叶和他的同事发现,当他们发现时,他们发现了一些以前未知的东西线虫幼虫在聚苯乙烯培养皿盖子的下侧,而不是在它们生长的琼脂培养基中。这个距离是蠕虫身体长度的许多倍,蠕虫身体的最大长度约为一毫米。
可以推测,蠕虫在琼脂基质上爬了很长一段路,爬上培养皿的壁,爬过盖子。 但用于记录蠕虫的摄像机却显示出一种非常不同的、意想不到的行为:幼虫正在跳跃很远的距离。
研究人员怀疑外部因素导致了这些跳跃,因为蠕虫在跳跃之前的姿势几乎没有改变,而且它们的尾巴在空中时几乎没有移动。 就好像蠕虫实际上是从基底悬浮到盖子上(尽管悬浮速度很快)。
培养皿的材质有线索。 聚苯乙烯培养皿中的蠕虫会跳跃很多; 那些放在玻璃盘子里的几乎从来没有这样做过。 聚苯乙烯是一种优良的绝缘体,可以保留电荷; 然而,玻璃则不然。
研究人员测量了两种材料的基板和盖子之间的电势差。 他们发现玻璃的差异几乎为零,而聚苯乙烯则差异显着。 这表明静电力有助于为蠕虫的跳跃提供动力。
因此,研究小组进行了实验来进行研究。 他们构建了一个模拟污垢基底,并在其上方放置了一个电极。 当不产生电场时,不线虫幼虫跳跃。 然而,在存在电场的情况下,跳跃行为非常猖獗。 平均跳跃速度为每秒 0.86 米(2.8 英尺),随着电场的增强而增加。
接下来,研究人员用大黄蜂进行了实验。 和许多动物一样,大黄蜂在飞行时可以产生电荷当它们在植物的涂有花粉的部分上摩擦时。 因此,研究人员观察了当这些蜜蜂靠近蠕虫时会发生什么。
果然是虫子吗? 哪些不是寄生的? 堆积起来,可能会搭便车在环境中消散。 在某些情况下,这种搭便车的行为会在多达 80 只蠕虫的队列中集体发生。 科学家们知道这种搭便车的行为,但不知道蠕虫是如何爬到飞虫身上的。 这项研究回答了这个问题。
“蠕虫用尾巴站立,以减少身体和基质之间的表面能,从而使它们更容易附着在其他经过的物体上,”等一下。 “在一根柱子里,一只蠕虫举起多根蠕虫,这只蠕虫起飞,在携带所有柱虫的同时穿越电场。”
我们在该物种的寄生线虫中观察到类似的情况斯氏线虫:电荷会增加蠕虫落在寄主飞虫上的几率。 然而,这两个物种的行为却截然不同。果蝇只是不假思索地跳跃,最终被带有电荷的飞行物体(包括水滴)吸引,而线虫没有电荷就不会跳跃。
背后的物理机制线虫超级英雄的飞跃尚不清楚。 研究人员发现,具有突变(消除了感知电场能力的突变)的类似物种不会那么频繁地跳跃,但尚未调查这些基因在哪里可以找到线虫。
“对电场和行为的进一步研究线虫预计将提供有关微生物电行为学的更多细节,”研究人员得出结论。
该研究发表于现代生物学。